辽 宁 科 技 学 院
(2010 级)
本科课程设计
题目：
专 业： 环境工程 班 级： 环境BG101 姓 名： 王艳鹏 学 号： 6411110124
指导教师： 兴虹
说明书 33 页，图纸 2 张
辽宁某城市污水处理厂工艺设计
摘要
本设计任务是采用普通活性污泥法处理城市污水工艺设计。进水水质指标为：BOD5=180mg/L；CODcr =350mg/L；SS=220mg/L；TN=40mg/L；NH3-N=25mg/L；TP≤8mg/L；pH=6.5～7.5；重金属及有毒物质：微量，对生化处理无不良影响。出水水质要求达到：BOD5≤30mg/L；CODcr≤100mg/L；SS≤30mg/L。该工艺污水处理流程为：进水→粗格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→接触消毒池→巴氏计量槽→出水排放。污泥处理流程为：污泥→污泥浓缩池→污泥提升泵房→污泥消化池→污泥脱水间→泥饼外运。通过此工艺的处理，出水水质将达到设计要求。污水处理厂的平面布置，各种构筑物及各种管道布置应尽量紧凑、节省占地面积，同时还要遵守设计规范、考虑运行管理、检修、运输及远期发展的可能性。污水和污泥流程应尽量考虑重力流，避免迂回曲折。污水、污泥处理流程的高程计算，沿污水、污泥处理中流动距离最长、水头损失最大流程，并按最大设计流量进行高程计算，根据河流洪水位，从后往前，依次推算出各个构筑物的水面标高，根据某些构筑物的设计要求进行核算，符合要求后，以此来绘制各处理构筑物与连接管道（槽）的高程剖面图。计算各构筑物及管道中的水头损失。绘制污水、污泥处理流程的平面布置图和高程布置图。
本设计要求对主要处理构筑物进行选型和设计计算，绘制出污水处理厂平面布置图和高程图。
关键词：城市污水 工艺设计 普通活性污泥
Plant Of One Town
Abstract
The design task is the use of conventional activated sludge sewage treatment process design. Water quality indicators: BOD5 = 180mg / L; CODcr = 350mg / L; SS = 220mg / L; TN = 40mg / L; NH3-N = 25mg / L; TP ≤ 8mg / L; pH = 6.5 ~ 7.5; heavy metals and toxic substances: trace, no adverse effects on biological treatment. Water quality required to achieve: BOD5 ≤ 30mg / L; CODcr ≤ 100mg / L; SS ≤ 30mg / L. The process of sewage treatment process: water→coarse grid upgrade pumping fine grid→grit chamber aeration primary settling tank →secondary clarifier pool disinfection exposure metering tank →pasteurized effluent emissions. Sludge treatment process: sludge thickener sludge → pump→sludge enhance sludge dewatering sludge digestion tank→ mud cake between Sinotrans. Through this process of treatment, effluent quality will meet the design requirements. Sewage treatment plant layout, various structures and various piping layout should be compact, saving floor space, but also to comply with design specifications, considering the operation and management, maintenance, transport and long-term development possibilities. Sewage and sludge process should try to consider gravity flow, to avoid twists and turns. Sewage sludge treatment processes elevation calculations, along sewage sludge flows longest distance, maximum flow head loss, according elevation maximum design flow calculation, according to the rivers flood, from the back, followed by the various projected water surface elevation of structures, according to the design requirements of certain structures to be accounted for, to meet the requirements, in order to draw the structure of the deal with the connection pipe (slot) elevation profiles. Structures and calculate the head loss in the pipe. Draw sewage sludge treatment processes floorplan and elevation layout.
This design requires major treatment structures for selection and design calculations, to map out the sewage treatment plant floorplan and elevation map.
Keywords: Urban wastewater Process design Ordinary active sludge
目 录
1 前言 .................................................................... 1
1.1课程设计目的 ....................................................... 1
1.2设计依据与原则 ..................................................... 1
1.2.1设计依据 ......................................................... 1
1.2.2设计原则 ......................................................... 1
1.2.3工艺设计 ......................................................... 2
1.3设计流量的确定 ..................................................... 2
1.3.1平均日流量 ....................................................... 2
1.3.2最大流量 ......................................................... 3
2 污水处理构筑物的设计与计算 .............................................. 3
2.1 泵前格栅设计计算 .................................................. 3
2.1.1格栅的设计要求 ................................................... 3
2.1.2格栅尺寸计算 ..................................................... 4
2.2 污水提升泵房设计计算 .............................................. 6
2.2.1 提升泵房设计说明 ................................................ 6
2.2.2泵房设计计算 ..................................................... 6
2.3 泵后细格栅设计计算 ............................................... 6
2.3.1细格栅设计说明 ................................................... 6
2.3.2设计参数确定： ................................................... 7
2.3.3设计计算 ......................................................... 7
2.4 沉砂池设计计算 ................................................... 8
2.4.1 沉砂池的选型： .................................................. 8
2.4.2 参考资料 ........................................................ 9
2.4.3 设计参数确定 .................................................... 9
2.4.4池体设计计算 ..................................................... 9
2.5初沉池设计计算 .................................................... 11
2.5.1基本参数确定 .................................................... 12
2.6曝气池设计计算 .................................................... 14
2.6.1处理程度计算 .................................................... 14
2.6.2设计参数 ........................................................ 15
2.6.3平面尺寸计算 .................................................... 15
2.6.4需氧量计算 ...................................................... 16
2.7向心辐流式二沉池设计计算 .......................................... 18
2.8接触消毒池的计算 .................................................. 20
2.9计量槽设计计算 .................................................... 21
2.10污泥处理构筑物设计计算 ........................................... 22
2.10.1浓缩池的设计计算 ............................................... 22
2.10.2污泥泵与泵房设计选型 ........................................... 25
2.11污泥厌氧消化池设计计算 ........................................... 25
2.11.1一级消化池设计计算 ............................................. 25
2.11.2二级消化池设计计算 ............................................. 26
2.12机械脱水间设计计算 ............................................... 27
2.12.1污泥机械脱水设计说明： ......................................... 27
2.12.2脱水机选择 ..................................................... 28
3.污水处理厂的平面布置 ................................................... 28
3.1总平面布置原则 .................................................... 28
4.污水厂的高程布置 ....................................................... 29
4.1控制点高程的确定 .................................................. 29
4.2各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算 .............................. 30
4.3污水系统高程计算 .................................................. 30
4.4污泥系统高程计算 .................................................. 31
参考文献 ................................................................. 32
1 前言
活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法，由英国的克拉克（Clark）和盖奇（Gage）于1912年发明。如今，活性污泥法及其衍生改良工艺是处理城市污水最广泛使用的方法。它能从污水中去除溶解性的和胶体状态的可生化有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，同时也能去除一部分磷素和氮素。
1.1课程设计目的
1、 掌握城市污水厂的计算和设计，复习和消化课程讲授的内容；
2、 掌握设计与制图的基本技能；
3、 了解并掌握城市污水厂设计的一般步骤和方法，具备初步的独立设计能力；
4、 提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力
1.2设计依据与原则
1.2.1设计依据
[1]GB 50014-2006 室外排水设计规范
[2]GB18918-2002 城镇污水处理厂污染物排放标准
[3]张自杰，林荣忱，金儒霖．排水工程（下册）．第四版．北京：中国建筑工业出版社，2000
[4]中国市政工程东北设计研究院主编．给水排水设计手册（第1册）—常用资料．第2版．北京：中国建筑工业出版社，2000
[5]北京市市政工程设计研究总院主编．给水排水设计手册（第5册）—城镇排水．第2版．北京：中国建筑工业出版社，2004
1.2.2设计原则
1）工艺可靠、灵活、卫生、节能、综合运行成本低廉，操作管理方便、节省投资且能保证长期稳定运行的原则。
2）电器设备尽可能采用简易半自动化控制、最大限度减轻劳动强度。
3）考虑节省成本，设施建成半地下结构。
4）降低噪声，改善废水处理站及周围环境。
1.2.3工艺设计
处理厂的工艺流程是指在达到所要求处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合；构筑物的选型是指处理构筑物形式的选择。两者是相互联系，互为影响的。
城市生活污水一般以BOD物质为主要去除对象。由于经过一级处理后的污水，BOD只去除30％左右，仍不能排放；二级处理BOD去除率可达90％以上，处理后的BOD含量可能降到20-30mg/L，已具备排放水体的标准。污水处理工艺流程如图1.2所示。
计量后出水
图1.2 普通活性污泥法的污水处理工
1.3设计流量的确定
1.3.1平均日流量
依据设计任务书，经查《室外给水设计规范》综合生活用水定额可知，辽宁位于第二分区，中小城市的平均日综合用水定额为110 ～180L/人·d，取165L/人·d。假定该地区给水排水系统比较完善，则综合生活污水定额为165×90%=148.5L/人d取为150L/人·d。
生活污水量：Q1=25×104×150L·d=＝434.0L/s
工业污水量：Q2=1.0×104 m3/d＝115.7L/s
平均日流量为: Q平均 ＝ Q1＋Q2＝434.0L/s +115.7L/s=549.7 L/s
1.3.2最大流量
（1）水量计算 生活污水总变化系数取KZ1=2.72.7==1.384， 则有： Q0.114340.11
Qmax1＝KZ1×Q1＝1.384×434 L/s＝600.7 L/s
工业废水总变化系数取KZ2 ＝ 1.1， 则有：
Qmax2＝KZ2×Q2＝1.1×115.7 L/s=127.27 L/s
L/s＝727.97 L/s=0.728m/s Qmax＝Qmax1＋Qmax2＝（600.7＋127.27）
Kz总=1.32
（2）进水管的设计选择
i=0.6‰ h/D=0.7 D=1200mm
v=0.9 m/s h=D×h/D=840mm 3
2 污水处理构筑物的设计与计算
2.1 泵前格栅设计计算
格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。计算草图如图2.1
2.1.1格栅的设计要求
1.水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：
1)人工清除 25～40mm
2)机械清除 16～25mm
3)最大间隙 40mm
2.过栅流速一般采用0.6～1.0m/s.
3.格栅倾角一般用450～750。机械格栅倾角一般为600～700
4.格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s
5.栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：
1）格栅间隙16～25mm适用于0.10～0.05m3 栅渣/103m3污水
2）格栅间隙30～50mm适用于0.03～0.01m3 栅渣/103m3污水
3)通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m
进
水
图1 中格栅计算草图
图2.1 格栅计算草图
2.1.2格栅尺寸计算
设计参数确定：设计流量Q=
时流量计算；
过栅流速：v2=0.9m/s； 进水渠道流速：v1=0.75m/s， 渣条宽度：s=0.01m， 格栅间隙：e=0.02m；
栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：α=60°；
单位栅渣量：w1=0.05m3栅渣/103m3污水。
设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。
（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q1=B1v1计算得: 2
栅前槽宽B1=21Qmax＝0.364m3/s（设计2组格栅），以最高日最高22⨯0.364=0.99m，取B1=1.0m 0.75
则栅前水深h＝
（2）栅条间隙数：
n＝B1＝0.5m 20.364⨯60Qsin ＝ ＝38.9,取n=40 0.02⨯0.5⨯0.9ehv2
（3）栅槽有效宽度：
B0=s×（n-1）+e×n=0.01×（40-1）+0.02×40=1.2m
考虑0.4m隔墙：B=2B0+0.4=2×1.2+0.4=2.8m
（4）进水渠道渐宽部分长度：
L1＝B0-B11.2-1.0＝＝0.27m 2tan202tanα1
（其中α为进水渠展开角，取α=20︒）
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐缩部分长度
L2＝L1＝0.27/2=0.14m 2
（6）过栅水头损失（h1）
设栅条断面为锐边矩形截面，则通过格栅的水头损失：
v20.0130.92h1=kh0=kεsinα=3⨯2.42⨯()⨯sin60︒＝0.10m 2g0.022⨯9.81
4/3ε=β(s/e) 其中： 24
h0：水头损失；
k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3；
ε：阻力（形状）系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42。
（7）栅后槽总高度（H）
本设计取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.49+0.3=0.79m
H=h+h1+h2=0.45+0.094+0.3=0.844m
（8）栅槽总长度
L=L1+L2+0.5+1.0+（0.5+0.30）/tanα
=0.27+0.14+0.5+1.0+(0.5+0.30)/tan60°
=2.4m
（9）每日栅渣量
在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为：
W＝Q⨯w⨯864000.549⨯0.05⨯86400＝＝2.37m3/d﹥0.2 m3/d 10001000
所以采用机械清渣。
2.2 污水提升泵房设计计算 2.2.1 提升泵房设计说明
本设计采用普通活性污泥法工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过曝气池、二沉池、接触消毒池、巴氏计量槽，最后由出水管道排入河流。
设计流量：Q=0.728m3/s=2621m3/h 2.2.2泵房设计计算
各构筑物的水面标高和池底埋深计算见后续的高程计算。
污水提升前水位445.2m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位453.82m（即细格栅前水面标高）。
所以，提升净扬程Z=453.82-445.2=8.62m 水泵水头损失取2m，安全水头取2 m 从而需水泵扬程H=12.62m
再根据设计流量0.728m/s，属于大流量低扬程的情形，考虑选用选用3台500QW2600-15-160型潜污泵（流量2600m3/h，扬程15m，转速745r/min，功率160kw），两用一备。
集水池容积： 考虑不小于一台泵5min的流量：W=取有效水深h=3m，则集水池面积为: A=
Q'4481.6⨯5=⨯5=373.47m3 6060
3
W373.47
==124.49m³ h3
泵房采用矩形面钢筋混凝土结构,尺寸为12 m×5m,泵房为半地下式,泵房高度为18m,地下埋深8m，水泵为自灌式。 2.3 泵后细格栅设计计算 2.3.1细格栅设计说明
污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池，细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮、漂浮物。细格栅的设计和粗格栅相似。计算草图如图2.2
2.3.2设计参数确定：
细格栅设计两组, 以最高日最高时流量计算,设计流量Q=
0.364m3/s；
栅前流速：v1=0.75m/s， 过栅流速：v2=0.9m/s； 渣条宽度：s=0.01m， 格栅间隙：e=0.01m； 栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：α=60°；
单位栅渣量：w1=0.10m3栅渣/103m3污水。栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,，其渐宽部分展开角度为20°
1
Qmax＝2
进水
图2.2 细格栅计算草图
2.3.3设计计算
细格栅设计两组，每组的设计流量为：Q=0.364m3/s。 （1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q1=
B1=
B1v12
2
图1 中格栅计算草图
计算，栅前槽宽
2⨯0.364
=0.95m，则栅前水深
0.80
h＝
B1
＝0.48m 2
Qsinα0.364⨯60
＝＝78(个)
0.01⨯0.48⨯0.9ehv2
（2）栅条间隙数n＝
（3）栅槽有效宽度B0=s（n-1）+en=0.01（78-1）+0.01×78=1.55m
（4）进水渠道渐宽部分长度L1＝(B0－B1)／2tanα1＝（1.55－0.95）／2tan20
＝0.82m （其中α1为进水渠展开角，取α1=20︒） （5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
L2＝
L10.82＝＝0.41m
22
（6）过栅水头损失（h1） 因栅条边为矩形截面，取k=3，则
v20.0130.92
h1=kh0=kεsinα=3⨯2.42⨯()⨯sin60︒=0.26m
2g0.012⨯9.81
其中：ε=β(s/e)
4/3
4
h0：计算水头损失
k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3 ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42 （7）栅后槽总高度（H）
取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.48+0.3=0.78m
栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.48+0.26+0.3=1.0m
（8）格栅总长度
L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tanα
=0.82+0.41+0.5+1.0+（0.48+0.30）/tan60° =3.2m (9）每日栅渣量W＝所以宜采用机械清渣。 2.4 沉砂池设计计算 2.4.1 沉砂池的选型：
沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65kg/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；曝气沉砂池则
Q⨯w⨯86400
=0.549×0.1×86400/1000=4.74m3/d﹥0.2 m3/d
1000
是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。 2.4.2 参考资料
1）沉砂池表面负荷200m3/(m2h),水力停留时间不少于30s，一般为30～60s；有效水深不应大于1.2m，一般采用0.25～1.0m；从养护方面考虑，梅格池宽不宜小于0.6m。
2）进水渠道直段长度为渠道宽度的7倍，并不小于4.5 米，以创造平稳的进水条件。 3）进水渠道流速，在最大流量的40%～80%的情况下为0.6～0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量时不大于1.2m/s；污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。
4）出水渠道与进水渠道的夹角大于270 度，以最大限度的延长水流在沉砂池中的停留时间，达到有效除砂的目的。两种渠道均设在沉砂池的上部以防止扰动砂子。
5）出水渠道宽度为进水渠道的两倍。出水渠道的直线段要相当于出水渠道的宽度。 6）沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池内需要的水位。计算草图如图3所示： 2.4.3 设计参数确定
设计流量：Qmax=728L/s（设计2组池子，每组分为2格，每组设计流量为Q=364L/s=0.364m3/s） 设计流速：v=0.30m/s 水力停留时间：t=40s 2.4.4池体设计计算
（1）沉砂池长度：L=vt=0.30×40=12m （2）水流断面面积：
A=Q/v=0.364/0.30=1.21m2 （3）沉砂池总宽度：
设计n=2格，每格宽取b=0.6m，池总宽B=1.2m，两组总宽B0=2.4m （4）有效水深：
h2=A/B=1.21/1.2≈1m﹤1.2m （介于0.25-1m之间）
进水
图4 平流式沉砂池计算草图
图2.4 平流式沉砂池计算草图
（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容
积 V=
86400QmaxTX
6
10K总
86400⨯0.728⨯2⨯30＝＝2.8 m3. 6
1.32⨯10
其中城市污水沉砂量：X=30m3/106m3.
每个砂斗容积V0，m3
每格沉砂池设两个沉砂斗，四格共有八个沉砂斗 则：V0=2.8/8=0.35m3
（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：
沉砂斗上口宽am a=2h3/tan55°+a1
设计斗底宽a1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为55°，斗高取hd=0.7m，则沉砂斗上口宽：
a=2×0.50/ tan55°+0.50=1.3m 沉砂斗实际容积： V=h3（a1+a）b/2
=3×1.8×0.6/2
= 0.378m3 （大于V1=0.35m3，符合要求） （7）沉砂池高度：
采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度： l2=(L-2a-0.2)/2=(12-2⨯1.3-0.2)/2=4.6m
则沉泥区高度为
'
h3=h3+0.02L2 =0.7+0.02×4.6=0.79m
池总高度H ：设超高h1=0.3m， H=h1+h2+h3=0.3+1.0+0.79=2.10m (8)校核最小流量时的流速：
νmin=
Qminn1Amin
最小流量一般采用即为0.75Q平均，在最小流量时，只有一格（n=1）,则
Vmin＝
Qmin0.75⨯0.549
＝＝0.45 m/s ＞0.15 m/s n1Amin1⨯0.92
符合要求. （9）进水渠道
格栅的出水通过DN1300mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为:
v1＝
Q0.364
＝＝0.55 m/s
B1⨯H11.1⨯0.6
式中： B1——进水渠道宽度（m），本设计取1.1m； H1——进水渠道水深（m），本设计取0.7m。 （10）排砂管道
本设计采用重力排砂，排砂管道管径DN=300mm。 2.5初沉池设计计算
平流式初沉池由进水区进水，延池流动至出水区出水，流速由大变小，水中悬浮物流动中在重力作用下沉降至沉淀池底部，然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走，澄清水
从出水装置流入下一构筑物。沉淀池由进水装置、沉淀区、污泥区，出水装置及排泥装置组成。结构如图2.5
进水
出水
图2.5 设有行车刮泥机的平流沉淀池
1—驱动装置 2—刮渣板 3—浮渣槽 4—刮泥板 5—排泥管 2.5.1基本参数确定
取表面负荷q=2.5m3/（m2h），沉淀时间t=1.5h沉淀池总表面积：
A=
Qmax 3600
=0.728×3600/2.5=1048m2 q
(1) 沉淀部分有效水深：
h2=qt=2.5×1.5=3.75m
(2) 沉淀部分有效容积：
V1=Qmaxt=0.728×1.5×3600=3931.2m3
(3) 池长：设最大流量时的水平速度v=6.5mm/s
L=vt×3.6=6.5×1.5×3.6m=35m （4）池子总宽度：
B=A/L=1048/35=30m （5）池子个数：设每个池宽b=7.5m， n=B/b=30/7.5=4 （6）校核长宽比、长深比：
长宽比;L/b=35/7=5>4(符合要求) 长深比：L/h2=35/3.75=9.3>8(符合要求) （7）污泥部分所需的总体积：
已知进水悬浮物浓度C0为0.22kg/m，设出水悬浮物浓度C1以进水的50%计，初沉
3
池污泥含水率p0=95%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=4h。
V=
Qmax⨯24(C0-C1)⨯100728⨯24⨯(0.22-0.11)⨯100
t==46m3
100-95r100-p01000
（9）每格池污泥部分所需容积：
V''=
V
=46/4=11.5m3 n
（10）污泥斗容积V1：污泥斗上口尺寸为5×5m，下口尺寸为0.5×0.5m
''=污泥斗高h4
(5.0-0.5)tan60
2
=3.90m
1''
V1=h4f1+f2+f1f2
31
=⨯3.905.0⨯5.0+0.5⨯0.5+5.02⨯0.52 3
=39.4m3
()
()
（11）污泥斗以上梯形部分污泥容积V2:
V2=
l1+l2'
h4b 2
'h4=（32.75+0.3-5）×0.01=0.28m
l1=32.75+0.3+0.5=33.55ml2=5.0m
V2=
33.55+5
⨯0.28⨯5.0=27.00m3 2
（12）污泥斗和梯形部分污泥容积：
V1+V2=39.4+27.00=66.4m3>7.7m3 （13）池子总高度H: 设缓冲层高度h3=0.5m
'''
h4=h4+h4=3.90+0.28=4.18m
H=h1+h2+h3+h4 =0.3+3.75+0.5+4.18=8.73m 2.5.2进水和出水设施
沉淀池分为二组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。 （1）配水井中心管径：
式中： v2— 配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用v2≥0.6m/s；取0.7m/s
配水井直径： D3=
4Qmax2
+D2=πv3
4⨯0.728
+1.202=2.2m
π⨯0.3
式中：v3— 配水井内污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s. （2）进水管
沉淀池分为两组，进水管道采用钢管，管径DN=600mm，进水管道顶部设穿孔花墙处的管径为800mm。 （3）出水渠道
一般采用堰流出水，出水堰的负荷为：初沉池不宜大于2.9L(s∙m)，出水槽将三角堰出水汇集送入出水管道，出水管道采用钢管，管径DN800mm （4） 排泥管
沉淀池采用重力排泥，排泥管管径DN300，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压头采用1.0m，连续将污泥排出池外贮泥池内。 2.6曝气池设计计算
传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，污水从池子首段进入池内，二沉池回流的污泥也同步进入，废水在池内呈推流形式流至池子末端，流出池外进入二次沉淀池，进行泥水分离。污水在推流过程中，有机物在微生物的作用下得到降解，浓度逐渐降低。传统活性污泥法对污水处理效率高，BOD去除率可待90%u以上，是较早开始使用并沿用至今的一种运行方式。 本工艺设计曝气池采用廊道式。 2.6.1处理程度计算
初沉池对BOD5的去除率按25%计算，进入曝气池的BOD5浓度（S0）为： S0 = 180×（1-25%）= 135（mg/L） 处理水中非溶解性BOD5 浓度：
BOD5 = 7.1Kd Xe Ce = 7.1×0.065×0.4×25 = 4.62 mg/L
辽宁科技学院本科生课程设计 第15页
式中： Kd —— 微生物自身氧化率，一般在0.05-0.1之间，取0.065；
Xe —— 活性微生物在处理水悬浮物中所占比例，取0.4； Ce —— 处理水中悬浮物固体浓度，取25mg/L。
处理水中溶解性BOD5 浓度：
BOD5 = 25-4.62 =20.38 mg/L,取20.5 去除率：η=2.6.2设计参数 （1）BOD5污泥负荷率
S0-Se135-20.5
==84.8% S0135
Ns=
K2Sef
η
=
0.0185⨯20.5⨯0.75
=0.335(kgMLSS⋅d)
0.848
式 中 K2——有机物最大比降解速度与饱和常数的比值，本设计已知为0.0185; f——MLVSS/MLSS值，一般采用0.7-0.8，本设计取0.75； Se——处理后出水中BOD5浓度（mg /L），本设计应为20.5mg/L (2) 曝气池内混合液污泥浓度
查室外排水设计规范得：取X＝3g/L,SVI=120，取R＝0.5，r＝1.2 2.6.3平面尺寸计算 (1) 曝气池容积的确定 V=
Qa(S0-Se)62899.2⨯(135-20.5)
==7165m3
NsX0.335⨯3000
按规定，曝气池个数N不少于2个，本设计中取N=2,则每组曝气池有效容积为 V1=
V7165
==3582m3 N2
(2) 曝气池尺寸的确定
本设计曝气池深取4.5米，每组曝气池的面积为： F=
V13582
==796m3 H4.5
本设计池宽取B=5米，B/H=7/5＝1.4，介于1～2之间，符合要求。
池长:L=
F796==160m B5
L/B =160/5＝32>10 （符合设计要求）
本设计设五廊道式曝气池，廊道长度为： L1 = L/5=160/5 =32m
本设计取超高为0.5 m，则曝气池总高为： H = 4.5＋0.5 =5.0m （3） 确定曝气池构造形式
本设计设2组五廊道曝气池，在曝气池进水端和出水端设横向配水渠道，在两池中 间设配水渠道与横向配水渠相连，污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池。 2.6.4需氧量计算
本工程设计中采用鼓风曝气系统。 需氧量：O2=a′QSr＋b′VX
=0.48×62899.2×﹙135－20.5﹚/1000＋0.162×7165×3 =3460kgO2/d
式中：a'—活性污泥微生物对有机污染物的氧化分解过程的需氧量，即活性污泥微
生物每代谢1kgBOD所需要的氧量，以kg计。本工程取0.48；
b'—活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化分解过程的需氧量，即1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，以kg计。本工程取0.162；
Q—废水流量，m3/d； V—曝气池容积，m3
S0—进水BOD浓度，取135mg/L；
Sr— 出水BOD浓度，取20.5mg/L。 供气量计算：
α=0.86，β=0.92，ρ=1.0， 取EA=9％﹙6％－12％﹚
曝气池出口处溶解氧浓度：C=2mg/L
曝气池有效水深：4.5m，曝气头安装在距池底0.2m处则淹没水深为4.3m，计算曝
气池内平均溶解氧饱和度
Csb=Cs (
Pb
2.026⨯105
+
Ot
) 42
﹙1﹚空气扩散器出口处绝对压力：
Pb =1.013×105＋9.8×10³×4.3=1.4×105 ﹙2﹚空气离开池表面时氧的百分比：
Ot =
21⨯(1-EA)21⨯(1-0.09)
×100%=×100%=19.5%
79+21⨯(1-0.09)79+21⨯(1-EA)
﹙3﹚确定20℃和11℃（计算水温）的氧的饱和度：
Cs(20)=9.17mg/L; Cs(11)=11.01mg/L Csb﹙20﹚ =9.17﹙1.483⨯105＋
2.026⨯10
5
19.3
﹚=10.926mg/L 42
5
19.31.483⨯10 Csb﹙11﹚ =11.01﹙＋﹚=13.118mg/L 422.026⨯105
计算在20 C条件下，脱氧清水的充氧量，如下： R0= =
Q2Cs(20 C)
α⋅[β⋅ρ⋅Csb(T)-C]⨯1.024(T-20)
3460⨯9.17
0.86⋅[0.92⨯1⨯10.926-2]⨯1.024(11-20)
=5677.9kg/d
式中α、β、ρ—0.86、0.92、1。 （4）供气量的计算：
Gs=
R05677.9
⨯100=⨯100=210292.6m3/d 0.3EA0.3⨯9
每个池每天运行4个周期，每个周期曝气2小时,每天曝气8h。故，该工艺共需气量为210292.6/24/60×4=584m3/min (5) 风压计算：
所需的空气的压力P（相对的压力） P = h1+h2+h3+h4+∆h
式中，h1+h2——供风管道沿程与局部阻力之和，取h1+h2=0.2m
h3——曝气器的淹没水头，取h3=4.3m h4——曝气器阻力，取h4=0.4m
∆h——富余的水头，∆h=1.5m
P = 0.2+4.3+0.4+1.5=6.4m （6）鼓风机的选型
每分钟曝气量Q=584m3/min，选型号为WHR300的罗茨鼓风机8台，六用两备，其规格为：风量为103.8m3/min ，功率为45kw，排出压力为14.9kpa，所选电机为4极电机。 2.7向心辐流式二沉池设计计算
为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。该沉淀池采用周边进水，中心出水的幅流式沉淀池，采用机械排泥。计算草图如图2.7
图2.7 向心辐流式二沉池计算草图
（1）沉淀部分水面面积
表面负荷一般采用1.0-1.5m3/(m2⋅h)，本设计取q'=1.2m3/(m2⋅h)，沉淀池座数n=4。
F=
Q⨯36000.728⨯3600
==546m2 nq'4⨯1.2
（2） 池子直径 D=
4F
π
=
4⨯546
π
=26m
（3） 沉淀部分有效水深
设沉淀时间t = 2.5h ,有效水深： h2 =qt =1.2×2.5=3m （4）沉淀部分有效容积 Q=
Qmax0.728⨯3600
t=⨯2..5=1984m3 n4
（5） 污泥部分所需的容积
取每人每日污泥量为20g/人·d,二沉池污泥含水率p0=99.2%，污泥容重取r=1000kg/m，取贮泥时间T=4h，污泥部分所需的容积：
20⨯100S＝＝2.5L/(p∙d) （100－99.2）⨯1000
3
V＝
SNT2.5⨯250000⨯4
＝＝28m3 1000n1000⨯4⨯24
则每个沉淀池污泥所需的容积为28 m3 （6） 污泥斗容积
设污泥斗上部半径r1＝2m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角取α=60°，则 污泥斗高度：
h5 = （r2- r1）tgα=（2-1）×tg60°=1.73m 污泥斗容积： V1 =
πh53.14⨯1.73
（r12+r2r1+r22）= ×（22+2×1+12）=12.7m3 33
（7）污泥斗以上圆锥体部分污泥容积
池底坡度采用0.05-0.10，本设计径向坡度i=0.05，则圆锥体的高度为： h4 = （R- r1）i=（13-2）×0.05 = 0.55m
圆锥体部分污泥容积：
V2 =
πh43.14⨯0.6
⨯（22＋13⨯2＋132）＝125m3 （R2+Rr1+r12）=
33
污泥总体积：
V= V1+ V2 =28+125=153 m3＞28m3 ，满足要求。
（8） 沉淀池总高度
设沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高h3 =0.5m，沉淀池总高度： H = h1+h2 +h3+h4 +h5＝0.3+3.75+0.5+0.55+1.73＝6.8 m
（9）沉淀池池边高度
H‘= h1+h2 + h3 = 0.3+3.75+0.5 = 4.55 m （10）径深比
D/ h2 = 26/3= 8.6(符合要求) （11） 进水集配水井
辐流沉淀池为4座，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。
配水井中心管径：
4Q
D2==
πv2
4⨯0.728
≈1.24m
π⨯0.6
式中： v2— 配水井内中心管上升流速（m/s），
一般采用v2≥0.6m/s；取0.6m/s
配水井直径： D3=
4Qmax2
+D2=πv3
4⨯0.728
+1.242=2..15m
π⨯0.3
式中：v3— 配水井内污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s. （12）出水渠道
出水管道采用钢管，管径DN700mm （13） 排泥管
沉淀池采用重力排泥，排泥管管径DN300，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压头采用1.0m，连续将污泥排出池外贮泥池内 2.8接触消毒池的计算
本设计采用两组三廊道平流式消毒基础池，两组平行运行 接触时间t=0.5h 液氯消毒流量为Q=0.364m3
（1）加氯量计算：一般 5-10mg/L 本设计中液氯投量采用8.0mg/L
每日加氯量为:q=q0×24Qmax/1000=8×0.728×3600×24=503kg/d （2）加氯设备 液氯由真空转子加氯机取入，加氯机设计两台，一用一备。 （3）消毒池尺寸：
a. 容积：V=Q·t=1166.4m³/h×0.5h =583.2m3
b.消毒接触池表面积 F=V/h2
F=583.2/3=194.4m2 设计取h2=3.0m c.消毒池廊道长L′=F/B 设廊道单宽B=4m 则L′=194.4/4/3=48.6m
设两组三廊道式消毒池，则每廊道长为16.2m
d.校核长宽比：L′/B=48.6/4=12.15＞10 符合要求 e.池高 H=h1＋h2=0.3＋3.0=3.3m f.总池宽 B′=B×3=4×3=12m 2.9计量槽设计计算
污水测量装置的选择原则是精密度高、操作简单，水头损失小，不宜沉积杂物，污水厂常用的计量设备有巴氏计量槽、薄壁堰、电磁流量计、超声波流量计、涡流流量计。其中巴氏计量槽应用最为广泛且具备以上特点。
本设计的计量设备选用巴氏计量槽，选用的测量范围为：0.2-1.5m3/s，计算草图如图2.9
图9 巴氏计量槽计算草图图2.9 巴氏计量槽计算草图
（1）巴氏计算槽计算
出水排放渠设计考虑最佳水利断面
B
2Q==2⨯0.728=1.35m ，H1 = ， B=20.8v
1
即计量槽上游水深为0.67m。流量取0.728m3/ s 。在自由流条件下， B1=1.2b＋0.48m 得b=0.725m 取b = 0.75 m的巴氏槽。 （2）主要部分尺寸设计为：
渐缩部分长度：L1 = 0.5b+1.2 =0.5×0.75＋1.2= 1.58m 喉部宽度： L2 = 0.6m 渐扩部分长度：L3 = 0.9m
上游渠道宽度： B1 = 1.2b+0.48= 1.2×＋0.48 = 1.38m 下游渠道宽度： B2 = 0.75+0.3= 1.05m （3）计量槽总长度
计量槽应设在渠道的直线段上，直线段的长度不应小于渠道宽度的8-10倍，在计量槽上游，直线段不小于渠宽的2-3倍，本设计取3；下游不小于4-5倍，本设计取5；
计量槽上游直线段长为：A1=3×B1=3×1.35=4.05m 计量槽下游直线段长为： A2=5×B2=5×1.38=6.9m 计量槽总长：L=L1＋L2＋L3＋A1＋A2 =1.58＋0.6＋0.9＋4.05＋6.9 =14.0m 2.10污泥处理构筑物设计计算 2.10.1浓缩池的设计计算
二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回污泥泵房。
图10 浓缩池计算草图图2.10 浓缩池计算草图
（1）设计参数
浓缩后的污泥含水率取为p2=97%。污泥浓度C为8g/L 浓缩前固体浓度 C1=(1-p1)⨯103=(1-0.992)⨯103=8kg/m3 浓缩后固体浓度 C2=(1-p2)⨯103=(1-0.97)⨯103=30kg/m3
（2）二沉池排放的剩余污泥量：
剩余活性污泥干固体产量K，高负荷为K=1.0kg/kgSS,低负荷为K=0.75 kg/kgSS。
W=
KQXS1.0⨯1980⨯(220-30)
= =376.2m3/h 10001000
本设计含水率P取为99.2%，浓缩后污泥含水率97% ，污泥浓度C为8g/L，二沉池污泥固体通量M采用30kg/(m2·d)。 采用中温二级消化处理，消化池停留天数为30d，其中一级消化20d，二级消化10d。消化池控制温度为33~35C，计算温度为35C， 浓缩污泥为剩余活性污泥，故取污泥固体通量选用M=1kg/（m·h）
采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，用带有栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥。草图如图2.10 （3）浓缩池面积
初沉池每日产生的污泥量为：46.12/4×24＝276.7m3/d 二沉池每日产生的污泥量为： ΔXV=Y(Sa-Se)Q平均－KdVXV =
0.55⨯(135-20.5)⨯62899.2
－0.065×7165×3×0.75
1000
2
=2913.2KgVSS/d
取 f—MLVSS/MLSS=0.75，则总污泥量 MLSS=ΔX/f=2913.2/0.75=3884.3kgSS/d 污泥含水率：99％ 容重：约为1000kg/m3 则湿污泥体积：V=MLSS/[1000×﹙1－99％﹚] =3884.3/[1000×﹙1－99％﹚] =388.4m3
F=
QC(376.2＋388.4）⨯10
==212.4m2 G24⨯1.5
式中： C——流入浓缩池的剩余污泥浓度（kg/s），本设计取10kg/m3
Q——流入剩余污泥流量（m3/h），
22
G——固体通量⎡⎣kg/(m⋅h)⎤⎦，一般采用1.2-2.0kg/(m⋅h)；取1.5.
本设计采用4个污泥浓缩池，单个池面积为42.5m2 （4）浓缩池的直径
（5）浓缩池的容积 V=
QT376.2⨯16
==247m3 424⨯4
式中：T——浓缩池浓缩时间（h），一般采用10-16h，本设计取16h。 （6）浓缩池有效水深 V247.
=4.8m h2==
F42.5
（7）浓缩后剩余污泥量
Q1=Q
100-P100-99.2
=376.2⨯=125.4m3
100-P0100-97
（8）池底高度
辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需做成1%的坡度，刮泥机连续转 动将污泥推入泥斗。池底高度：
h4=
D7.5
i=⨯0.01=0.0375m 22
（9）污泥斗容积
h5=tgα(a-b)=tg55(1.25-0.25)=1.43m
式中： α— 泥斗倾角，为保证排泥顺畅，圆形污泥斗倾角本设计取550
a — 污泥斗上口半径（m）；本设计取1.25m；
b — 污泥斗底部半径(m)，本设计取0.25m。
污泥斗的容积：
11
V1=πh5(a2+ab+b2)=π⨯1.43⨯(1.252+1.25⨯0.25+0.252)=2.9m3
33
（10）浓缩池总高度
本设计取浓缩池超高h1 = 0.30 m，缓冲层高度h3 = 0.30 m， H=h+h2+h3+h4+h5=0.3+4.8+0.3+0.0375+1.43=6.8m （11）排泥管
采用污泥管道最小管径DN200mm，间歇将污泥排出贮泥池。
辽宁科技学院本科生课程设计 第25页
2.10.2污泥泵与泵房设计选型
（1）扬程：浓缩池水面标高为448.31m,一级消化池水面标高为458.11m，水泵水头损失取1m，安全水头取1 m。
则污泥泵所需提升高度为：458.11-448.31＋1＝10.08m （2）污泥量：125.4m3/d
（3）选泵：选用L-146型螺旋泵2台（1用1备）， （4）泵房占地面积设计为8m×6m 2.11污泥厌氧消化池设计计算 2.11.1一级消化池设计计算 （1）消化池容积
V=
125.4Q==1254m3 nP2⨯0.05
式中： Q——污泥量（m3/d）
P——投配率（%），中温消化时一级消化池采用5%-8%,本设计取5%。 n——消化池个数，本设计设置2座。 一级消化池计算草图如图2.11
1
2
图2.11 厌氧消化池计算草图 图11 厌氧消化池计算草图
（2）各部分尺寸确定：
消化池直径D采用20m，集气罩直径d1=2m,高h1=2m，池底锥底直径d2=2m,上锥体倾角α1=150，
消化池柱体高度h3=20/2=10.0m。 下锥体高
h4=tanα2﹙
D-d220-2
﹚=tan15º﹙﹚=2.41m
22
下锥体高h2=h4=2.41m （3）消化池总高度为：
H=h1＋h2＋h3＋h4=2＋2.41＋10＋2.41=16.82m （4）消化池各部分容积
上盖容积
3.14⨯22
⨯2=6.28m3 V1=h1=
44
πd1
上锥体容积：
1
⨯πd21
1π⨯2023⨯2.41=252.24 m3 V2=h2=×
443下椎体容积等于上锥体容积 v4=252.24m3
柱体容积 V3=πD2/4×h3=3.14×202×10/4=3140m3 （5）消化池有效容积
V0=V2＋V3＋V4=252.24＋3140＋252.24=3644.48 m3＞3064.2 m3. 2.11.2二级消化池设计计算 （1）二级消化池容积
由于二级消化池的投配率是一级消化池的一半，则二级消化池的容积 V1=V/2=125.4/2=62.7m3 （2）各部分尺寸的确定：
消化池直径D采用14m，集气罩直径d1=2m,高h1=2m，池底锥底直径d2=2m,上锥体倾角
α1=15，
h4=tanα2﹙
D-d214-2
﹚=tan15º﹙﹚=1.6m
22
A=πD2/4=153m2 下锥体高h2=h4=1.6m
消化池柱体高度h3应大D/2=7.0m 消化池总高度为：
H=h1＋h2＋h3＋h4=2＋1.6＋7＋1.6=12.2m （3）消化池各部分容积
上盖容积：
3.14⨯22
⨯2=6.28m3 V1=h1=
44
πd1
上锥体容积：
1
⨯πD2
1π⨯1423⨯1.6=120m3 V2=h2=×
443下椎体容积等于上锥体容积v4=120m3
柱体容积 V3=πD2/4×h3=3.14×14×7/4=1077m3 （4）消化池有效容积
V0=V2＋V3＋V4=120＋1077＋120=1317 m3>1254.2m3
（5）气罐计算：中温消化条件下，挥发性有机物负荷为0.6—1.5kg/﹙m3·d﹚2产气量约为1—1.3 m3/( m3·d﹚
本设计取1.2 m3/( m3·d﹚
2
.8m3/d 气量 q=ax=1.2⨯1254=1504按8h平均产气量设计污泥贮罐, 则气罐体积为1504.8/24×8=501.6 m3 设计高H=10m 直径D=10m
V=πD2/4·H=π×102／4×10= 785m3＞501.6m3符合要求 2.12机械脱水间设计计算 2.12.1污泥机械脱水设计说明：
污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排出污泥的含水率约95%左右，体积很大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至60%-80%，从而大大缩小污泥的体积。
（1） 污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用。
（2） 污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于98％。
（3） 经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。 （4） 机械脱水间的布置，应按规范有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道。 （5)脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，污泥堆场或污泥料仓的容量应根据污泥出路和运输条件等确定。
（6） 污泥机械脱水间应设置通风设施。每小时换气次数不应小于6次。 2.12.2脱水机选择 熟污泥含水率92％
100-P3V2100-92125.4
得V3=47.6﹙m3/d﹚ = 即 =
100-P2V3100-97V3
污泥脱水采用带式压流机
设压流后泥饼含水率为75％
100-7547.6m3 得V=18.2m3/d
=4
100-92V4
进泥量：4—7 m3/（m·h）（湿泥） 进泥负荷 150—250 kg/(m·h)
设带宽为1.0m，则(设进泥量为5 m3/（m·h）)允许进泥量为5×1=5m3/（m·h） 设计中采用3台DYQ1500B带式压滤机，两用一备，周期5h。
3.污水处理厂的平面布置
3.1总平面布置原则
该污水处理厂为辽宁省辽东地区污水处理厂新建工程，主要处理构筑物有：机械除渣格栅井、污水提升泵房、平流沉砂池、平流初次沉淀池、鼓风曝气池与二次沉淀池、污泥回流泵房、浓缩池、消化池、计量设施等及若干辅助建筑物。 (1)总图平面布置时应遵从以下几条原则。
①处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。
②每一单元过程的最少池数为两座，但在大型污水中，由于设备尺寸的限制，往往
有多池。
③吃力构筑物应尽可能的按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。
④经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房应布置在夏季风主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。
⑤构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5~10m。
⑥污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。污泥消化池应距沉淀池较近，以缩短污泥管线，但消化池与其他构筑物之间的距离不应小于20m。贮气罐与其他构筑物的间距则应根据容量大小按有关规定办理。
⑦变电站宜设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设。 ⑧污水厂内管线种类很多，应考虑综合布置，以免发生矛盾。污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。
⑨污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流。 （2）总平面布置结果
污水由南边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管排入河流。
污水处理厂呈长方形。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东北部，占地较大的污水处理构筑物在厂区西部，沿流程自南向北排开，污泥处理系统在污水处理构筑物的西部。厂区主干道宽7米，两侧构（建）筑物间距不小于15米，次干道宽4米，两侧构（建）筑物间距不小于10米。具体布置见附图1
4.污水厂的高程布置
污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。 4.1控制点高程的确定
1.进厂管选用1200mm的钢筋混凝土圆管，进厂端设计管内底标高为445.2m 。 2.考虑将出厂水水通过重力自流排入附近的江河。江河洪水位为446.2m。因而可以
确定出厂管的管内底标高，出厂管选用1200mm的钢筋混凝土圆管一根，出厂水排放点距江边3km，总水头损失为3.38m，出厂水排放点标高应不低于446.2+4.38m=450.58m，因此拟取451m。
4.2各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算
污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失（初步设计或扩初设计时，精度要求可较低）。水头损失包括：
（1） 水流流过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内；在
作初步设计时可按下表估算。见表4.1
（2） 水流流过连接前后两构筑物的管道(包括配水设备)的水头损失，包括沿程与局部
水头损失。见表4.2
表4.1 构筑物水头损失表
构筑物名称
接触消毒池 计量槽 二沉池 曝气池 初沉池
水头损失
0.3 0.35 0.50 0.30 0.52
名称
沉砂池 细格栅 提升泵房 粗格栅
水头损失
0.25 0.25 2.00 0.20
表4.2 连接管道水头损失
名称
初沉池至浓缩池 二沉池至浓缩池 浓缩池至一级消化池 一级消化池至二级消化池 二级消化池至脱水机房
管径（mm） I(‰)
150 200 200 200 200
4.00 4.00 4.00 4.00 4.00
V(m/s) 0.85 0.85 0.87 0.85 0.95
管长（m） 200 250 15 20 20
沿程 1.00 1.2 0.06 0.08 0.08
局部 0.13 0.13 0.03 0.13 0.12
合计 1.13 1.33 0.09 0.21 0.20
4.3污水系统高程计算
污水处理厂设置了终点泵站，水力计算以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，沿污水处理流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。
由于河流最高水位较低，污水厂出水能够在洪水时自流排出。因此，可根据洪水位反推出各个构筑物的标高。污水水力计算见表4.3，构筑物的标高见表4.4
表4.3 污水管渠水力计算表
名称
出水口至计量堰 计量堰至消毒池 消毒池至二沉池 二沉池至集配水井 配水井至曝气池 曝气池至初沉池 初沉池至集配水井 配水井至沉砂池
设计流728 728 728 182 728 182 364 182
1500 1200 1200 500 1200 500 800 1200
管段设计参数
沿程 0.38 0.02 0.04 0.10 0.07 0.13 0.08 0.07
1.00 1.50 1.50 1.80 2.70 1.80 1.80 1.60
1.0 1.0 0.8 0.9 1.2 0.9 0.9 0.9
1000 20 40 20 75 25 45 75
水头损失 局部 0.176 0.147 0.267 0.168 0.306 0.077 0.168 0.308
合计 0.56 0.17 0.31 0.27 0.38 0.21 0.25 0.38
量（L/s） 管径（mm） I（‰） V（m/s） 管长（m）
表4.4构筑物及管渠水面标高计算表
名称
出水口至计量堰 计量堰 计量堰至消毒池 消毒池 消毒池至二沉池 二沉池
二沉池至集配水井 集配水井 集配水井至曝气池 曝气池 曝气池至初沉池 初沉池
初沉池至集配水井 集配水井 配水井至沉砂池 沉砂池 水面上游标高（m） 水面下游标高（m） 构筑物水面标高（m） 地面标高（m）
448.26 448.61 449.44 449.74 450.05 450.55 450.82 451.02 451.40 451.70 451.91 452.39 452.64 452.94 453.32 453.57 447.7 448.26 448.61 449.44 449.74 450.05 450.55 450.82 451.02 451.40 451.70 451.91 452.39 452.64 452.94 453.32 447.74 449.59 450.30 451.55 452.17 453.45 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 4.4污泥系统高程计算
(1)污泥处理构筑物的水头损失
当污泥以重力流排出池体外时，污泥处理构筑物的水托损失以各构筑物出流水头计算，初沉池，浓缩池，消化池取1.5m，二沉池取1.2m。
(2)污泥高程布置
消化池高度较高，可以满足后续脱水机房的需要，考虑土方平衡，确定一级消化池泥面为地上6.0m,从污水高程可知初沉池液面标高和二沉池液面标高。计算结果见表4.5，污泥高程布置图见附图2.
表4.5 污泥处理构筑物计管渠水面标高计算表
初沉池 初沉池至浓缩池 二沉池 二沉池至浓缩池 浓缩池 一级消化池
一级消化池至二级消化池 二级消化池
二级消化池至脱水机房 脱水机房
450.88 449.64 458.11 456.4
448.31 448.31 456.4 454.7
450.88 449.64 448.31 458.11 456.4 454.7
450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7
参考文献
[1]GB 50014-2006 室外排水设计规范
[2]GB18918-2002 城镇污水处理厂污染物排放标准
[3]张自杰，林荣忱，金儒霖．排水工程（下册）．第四版．北京：中国建筑工业出版社，2000
[4]中国市政工程东北设计研究院主编．给水排水设计手册（第1册）—常用资料．第2版．北京：中国建筑工业出版社，2000
[5]北京市市政工程设计研究总院主编．给水排水设计手册（第5册）—城镇排水．第2版．北京：中国建筑工业出版社，2004
[6]上海市政工程设计研究院主编．给水排水设计手册（第9册）—专用机械．第2版．北京：中国建筑工业出版社，2000
[7]中国市政工程西北设计研究院主编．给水排水设计手册（第11册）—常用设备．第2版．北京：中国建筑工业出版社，2002
[8]中国市政工程华北设计研究院主编．给水排水设计手册（第12册）—器材与装置．第2版．北京：中国建筑工业出版社，2001
[9]孙力平等．污水处理新工艺与设计计算实例．北京：科学出版社，2002 [10]李圭白等. 水质工程学. 北京：中国建筑工业出版社，2005
[11]崔玉川等. 城市污水厂处理设施设计计算. 北京：化学工业出版社，2004 [12]张自杰.排水工程[M].北京：中国建筑出版社，2000.2.
[13]于尔捷.给水排水快速设计手册[M].北京：中国建筑出版社，1996.2. [14]本书编委会.给水排水常用数据手册[M].北京：中国建材工业出版社，2006.2 [15]徐新阳等.污水处理工程设计[M].北京：化学工业出版社，2003.4. [16]史惠祥等.实用水处理设备手册[M].北京：化学工业出版社，2001.1. [17]本书编委会.水处理工程典型设计实例[M].北京：化学工业出版社，2004.10. [19]王启山等.水工业工程常用数据速查手册[M].北京：机械工业出版社，2005.2.
辽 宁 科 技 学 院
(2010 级)
本科课程设计
题目：
专 业： 环境工程 班 级： 环境BG101 姓 名： 王艳鹏 学 号： 6411110124
指导教师： 兴虹
说明书 33 页，图纸 2 张
辽宁某城市污水处理厂工艺设计
摘要
本设计任务是采用普通活性污泥法处理城市污水工艺设计。进水水质指标为：BOD5=180mg/L；CODcr =350mg/L；SS=220mg/L；TN=40mg/L；NH3-N=25mg/L；TP≤8mg/L；pH=6.5～7.5；重金属及有毒物质：微量，对生化处理无不良影响。出水水质要求达到：BOD5≤30mg/L；CODcr≤100mg/L；SS≤30mg/L。该工艺污水处理流程为：进水→粗格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→接触消毒池→巴氏计量槽→出水排放。污泥处理流程为：污泥→污泥浓缩池→污泥提升泵房→污泥消化池→污泥脱水间→泥饼外运。通过此工艺的处理，出水水质将达到设计要求。污水处理厂的平面布置，各种构筑物及各种管道布置应尽量紧凑、节省占地面积，同时还要遵守设计规范、考虑运行管理、检修、运输及远期发展的可能性。污水和污泥流程应尽量考虑重力流，避免迂回曲折。污水、污泥处理流程的高程计算，沿污水、污泥处理中流动距离最长、水头损失最大流程，并按最大设计流量进行高程计算，根据河流洪水位，从后往前，依次推算出各个构筑物的水面标高，根据某些构筑物的设计要求进行核算，符合要求后，以此来绘制各处理构筑物与连接管道（槽）的高程剖面图。计算各构筑物及管道中的水头损失。绘制污水、污泥处理流程的平面布置图和高程布置图。
本设计要求对主要处理构筑物进行选型和设计计算，绘制出污水处理厂平面布置图和高程图。
关键词：城市污水 工艺设计 普通活性污泥
Plant Of One Town
Abstract
The design task is the use of conventional activated sludge sewage treatment process design. Water quality indicators: BOD5 = 180mg / L; CODcr = 350mg / L; SS = 220mg / L; TN = 40mg / L; NH3-N = 25mg / L; TP ≤ 8mg / L; pH = 6.5 ~ 7.5; heavy metals and toxic substances: trace, no adverse effects on biological treatment. Water quality required to achieve: BOD5 ≤ 30mg / L; CODcr ≤ 100mg / L; SS ≤ 30mg / L. The process of sewage treatment process: water→coarse grid upgrade pumping fine grid→grit chamber aeration primary settling tank →secondary clarifier pool disinfection exposure metering tank →pasteurized effluent emissions. Sludge treatment process: sludge thickener sludge → pump→sludge enhance sludge dewatering sludge digestion tank→ mud cake between Sinotrans. Through this process of treatment, effluent quality will meet the design requirements. Sewage treatment plant layout, various structures and various piping layout should be compact, saving floor space, but also to comply with design specifications, considering the operation and management, maintenance, transport and long-term development possibilities. Sewage and sludge process should try to consider gravity flow, to avoid twists and turns. Sewage sludge treatment processes elevation calculations, along sewage sludge flows longest distance, maximum flow head loss, according elevation maximum design flow calculation, according to the rivers flood, from the back, followed by the various projected water surface elevation of structures, according to the design requirements of certain structures to be accounted for, to meet the requirements, in order to draw the structure of the deal with the connection pipe (slot) elevation profiles. Structures and calculate the head loss in the pipe. Draw sewage sludge treatment processes floorplan and elevation layout.
This design requires major treatment structures for selection and design calculations, to map out the sewage treatment plant floorplan and elevation map.
Keywords: Urban wastewater Process design Ordinary active sludge
目 录
1 前言 .................................................................... 1
1.1课程设计目的 ....................................................... 1
1.2设计依据与原则 ..................................................... 1
1.2.1设计依据 ......................................................... 1
1.2.2设计原则 ......................................................... 1
1.2.3工艺设计 ......................................................... 2
1.3设计流量的确定 ..................................................... 2
1.3.1平均日流量 ....................................................... 2
1.3.2最大流量 ......................................................... 3
2 污水处理构筑物的设计与计算 .............................................. 3
2.1 泵前格栅设计计算 .................................................. 3
2.1.1格栅的设计要求 ................................................... 3
2.1.2格栅尺寸计算 ..................................................... 4
2.2 污水提升泵房设计计算 .............................................. 6
2.2.1 提升泵房设计说明 ................................................ 6
2.2.2泵房设计计算 ..................................................... 6
2.3 泵后细格栅设计计算 ............................................... 6
2.3.1细格栅设计说明 ................................................... 6
2.3.2设计参数确定： ................................................... 7
2.3.3设计计算 ......................................................... 7
2.4 沉砂池设计计算 ................................................... 8
2.4.1 沉砂池的选型： .................................................. 8
2.4.2 参考资料 ........................................................ 9
2.4.3 设计参数确定 .................................................... 9
2.4.4池体设计计算 ..................................................... 9
2.5初沉池设计计算 .................................................... 11
2.5.1基本参数确定 .................................................... 12
2.6曝气池设计计算 .................................................... 14
2.6.1处理程度计算 .................................................... 14
2.6.2设计参数 ........................................................ 15
2.6.3平面尺寸计算 .................................................... 15
2.6.4需氧量计算 ...................................................... 16
2.7向心辐流式二沉池设计计算 .......................................... 18
2.8接触消毒池的计算 .................................................. 20
2.9计量槽设计计算 .................................................... 21
2.10污泥处理构筑物设计计算 ........................................... 22
2.10.1浓缩池的设计计算 ............................................... 22
2.10.2污泥泵与泵房设计选型 ........................................... 25
2.11污泥厌氧消化池设计计算 ........................................... 25
2.11.1一级消化池设计计算 ............................................. 25
2.11.2二级消化池设计计算 ............................................. 26
2.12机械脱水间设计计算 ............................................... 27
2.12.1污泥机械脱水设计说明： ......................................... 27
2.12.2脱水机选择 ..................................................... 28
3.污水处理厂的平面布置 ................................................... 28
3.1总平面布置原则 .................................................... 28
4.污水厂的高程布置 ....................................................... 29
4.1控制点高程的确定 .................................................. 29
4.2各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算 .............................. 30
4.3污水系统高程计算 .................................................. 30
4.4污泥系统高程计算 .................................................. 31
参考文献 ................................................................. 32
1 前言
活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法，由英国的克拉克（Clark）和盖奇（Gage）于1912年发明。如今，活性污泥法及其衍生改良工艺是处理城市污水最广泛使用的方法。它能从污水中去除溶解性的和胶体状态的可生化有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，同时也能去除一部分磷素和氮素。
1.1课程设计目的
1、 掌握城市污水厂的计算和设计，复习和消化课程讲授的内容；
2、 掌握设计与制图的基本技能；
3、 了解并掌握城市污水厂设计的一般步骤和方法，具备初步的独立设计能力；
4、 提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力
1.2设计依据与原则
1.2.1设计依据
[1]GB 50014-2006 室外排水设计规范
[2]GB18918-2002 城镇污水处理厂污染物排放标准
[3]张自杰，林荣忱，金儒霖．排水工程（下册）．第四版．北京：中国建筑工业出版社，2000
[4]中国市政工程东北设计研究院主编．给水排水设计手册（第1册）—常用资料．第2版．北京：中国建筑工业出版社，2000
[5]北京市市政工程设计研究总院主编．给水排水设计手册（第5册）—城镇排水．第2版．北京：中国建筑工业出版社，2004
1.2.2设计原则
1）工艺可靠、灵活、卫生、节能、综合运行成本低廉，操作管理方便、节省投资且能保证长期稳定运行的原则。
2）电器设备尽可能采用简易半自动化控制、最大限度减轻劳动强度。
3）考虑节省成本，设施建成半地下结构。
4）降低噪声，改善废水处理站及周围环境。
1.2.3工艺设计
处理厂的工艺流程是指在达到所要求处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合；构筑物的选型是指处理构筑物形式的选择。两者是相互联系，互为影响的。
城市生活污水一般以BOD物质为主要去除对象。由于经过一级处理后的污水，BOD只去除30％左右，仍不能排放；二级处理BOD去除率可达90％以上，处理后的BOD含量可能降到20-30mg/L，已具备排放水体的标准。污水处理工艺流程如图1.2所示。
计量后出水
图1.2 普通活性污泥法的污水处理工
1.3设计流量的确定
1.3.1平均日流量
依据设计任务书，经查《室外给水设计规范》综合生活用水定额可知，辽宁位于第二分区，中小城市的平均日综合用水定额为110 ～180L/人·d，取165L/人·d。假定该地区给水排水系统比较完善，则综合生活污水定额为165×90%=148.5L/人d取为150L/人·d。
生活污水量：Q1=25×104×150L·d=＝434.0L/s
工业污水量：Q2=1.0×104 m3/d＝115.7L/s
平均日流量为: Q平均 ＝ Q1＋Q2＝434.0L/s +115.7L/s=549.7 L/s
1.3.2最大流量
（1）水量计算 生活污水总变化系数取KZ1=2.72.7==1.384， 则有： Q0.114340.11
Qmax1＝KZ1×Q1＝1.384×434 L/s＝600.7 L/s
工业废水总变化系数取KZ2 ＝ 1.1， 则有：
Qmax2＝KZ2×Q2＝1.1×115.7 L/s=127.27 L/s
L/s＝727.97 L/s=0.728m/s Qmax＝Qmax1＋Qmax2＝（600.7＋127.27）
Kz总=1.32
（2）进水管的设计选择
i=0.6‰ h/D=0.7 D=1200mm
v=0.9 m/s h=D×h/D=840mm 3
2 污水处理构筑物的设计与计算
2.1 泵前格栅设计计算
格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。计算草图如图2.1
2.1.1格栅的设计要求
1.水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：
1)人工清除 25～40mm
2)机械清除 16～25mm
3)最大间隙 40mm
2.过栅流速一般采用0.6～1.0m/s.
3.格栅倾角一般用450～750。机械格栅倾角一般为600～700
4.格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s
5.栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：
1）格栅间隙16～25mm适用于0.10～0.05m3 栅渣/103m3污水
2）格栅间隙30～50mm适用于0.03～0.01m3 栅渣/103m3污水
3)通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m
进
水
图1 中格栅计算草图
图2.1 格栅计算草图
2.1.2格栅尺寸计算
设计参数确定：设计流量Q=
时流量计算；
过栅流速：v2=0.9m/s； 进水渠道流速：v1=0.75m/s， 渣条宽度：s=0.01m， 格栅间隙：e=0.02m；
栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：α=60°；
单位栅渣量：w1=0.05m3栅渣/103m3污水。
设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。
（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q1=B1v1计算得: 2
栅前槽宽B1=21Qmax＝0.364m3/s（设计2组格栅），以最高日最高22⨯0.364=0.99m，取B1=1.0m 0.75
则栅前水深h＝
（2）栅条间隙数：
n＝B1＝0.5m 20.364⨯60Qsin ＝ ＝38.9,取n=40 0.02⨯0.5⨯0.9ehv2
（3）栅槽有效宽度：
B0=s×（n-1）+e×n=0.01×（40-1）+0.02×40=1.2m
考虑0.4m隔墙：B=2B0+0.4=2×1.2+0.4=2.8m
（4）进水渠道渐宽部分长度：
L1＝B0-B11.2-1.0＝＝0.27m 2tan202tanα1
（其中α为进水渠展开角，取α=20︒）
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐缩部分长度
L2＝L1＝0.27/2=0.14m 2
（6）过栅水头损失（h1）
设栅条断面为锐边矩形截面，则通过格栅的水头损失：
v20.0130.92h1=kh0=kεsinα=3⨯2.42⨯()⨯sin60︒＝0.10m 2g0.022⨯9.81
4/3ε=β(s/e) 其中： 24
h0：水头损失；
k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3；
ε：阻力（形状）系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42。
（7）栅后槽总高度（H）
本设计取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.49+0.3=0.79m
H=h+h1+h2=0.45+0.094+0.3=0.844m
（8）栅槽总长度
L=L1+L2+0.5+1.0+（0.5+0.30）/tanα
=0.27+0.14+0.5+1.0+(0.5+0.30)/tan60°
=2.4m
（9）每日栅渣量
在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为：
W＝Q⨯w⨯864000.549⨯0.05⨯86400＝＝2.37m3/d﹥0.2 m3/d 10001000
所以采用机械清渣。
2.2 污水提升泵房设计计算 2.2.1 提升泵房设计说明
本设计采用普通活性污泥法工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过曝气池、二沉池、接触消毒池、巴氏计量槽，最后由出水管道排入河流。
设计流量：Q=0.728m3/s=2621m3/h 2.2.2泵房设计计算
各构筑物的水面标高和池底埋深计算见后续的高程计算。
污水提升前水位445.2m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位453.82m（即细格栅前水面标高）。
所以，提升净扬程Z=453.82-445.2=8.62m 水泵水头损失取2m，安全水头取2 m 从而需水泵扬程H=12.62m
再根据设计流量0.728m/s，属于大流量低扬程的情形，考虑选用选用3台500QW2600-15-160型潜污泵（流量2600m3/h，扬程15m，转速745r/min，功率160kw），两用一备。
集水池容积： 考虑不小于一台泵5min的流量：W=取有效水深h=3m，则集水池面积为: A=
Q'4481.6⨯5=⨯5=373.47m3 6060
3
W373.47
==124.49m³ h3
泵房采用矩形面钢筋混凝土结构,尺寸为12 m×5m,泵房为半地下式,泵房高度为18m,地下埋深8m，水泵为自灌式。 2.3 泵后细格栅设计计算 2.3.1细格栅设计说明
污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池，细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮、漂浮物。细格栅的设计和粗格栅相似。计算草图如图2.2
2.3.2设计参数确定：
细格栅设计两组, 以最高日最高时流量计算,设计流量Q=
0.364m3/s；
栅前流速：v1=0.75m/s， 过栅流速：v2=0.9m/s； 渣条宽度：s=0.01m， 格栅间隙：e=0.01m； 栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：α=60°；
单位栅渣量：w1=0.10m3栅渣/103m3污水。栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,，其渐宽部分展开角度为20°
1
Qmax＝2
进水
图2.2 细格栅计算草图
2.3.3设计计算
细格栅设计两组，每组的设计流量为：Q=0.364m3/s。 （1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q1=
B1=
B1v12
2
图1 中格栅计算草图
计算，栅前槽宽
2⨯0.364
=0.95m，则栅前水深
0.80
h＝
B1
＝0.48m 2
Qsinα0.364⨯60
＝＝78(个)
0.01⨯0.48⨯0.9ehv2
（2）栅条间隙数n＝
（3）栅槽有效宽度B0=s（n-1）+en=0.01（78-1）+0.01×78=1.55m
（4）进水渠道渐宽部分长度L1＝(B0－B1)／2tanα1＝（1.55－0.95）／2tan20
＝0.82m （其中α1为进水渠展开角，取α1=20︒） （5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
L2＝
L10.82＝＝0.41m
22
（6）过栅水头损失（h1） 因栅条边为矩形截面，取k=3，则
v20.0130.92
h1=kh0=kεsinα=3⨯2.42⨯()⨯sin60︒=0.26m
2g0.012⨯9.81
其中：ε=β(s/e)
4/3
4
h0：计算水头损失
k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3 ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42 （7）栅后槽总高度（H）
取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.48+0.3=0.78m
栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.48+0.26+0.3=1.0m
（8）格栅总长度
L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tanα
=0.82+0.41+0.5+1.0+（0.48+0.30）/tan60° =3.2m (9）每日栅渣量W＝所以宜采用机械清渣。 2.4 沉砂池设计计算 2.4.1 沉砂池的选型：
沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65kg/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；曝气沉砂池则
Q⨯w⨯86400
=0.549×0.1×86400/1000=4.74m3/d﹥0.2 m3/d
1000
是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。 2.4.2 参考资料
1）沉砂池表面负荷200m3/(m2h),水力停留时间不少于30s，一般为30～60s；有效水深不应大于1.2m，一般采用0.25～1.0m；从养护方面考虑，梅格池宽不宜小于0.6m。
2）进水渠道直段长度为渠道宽度的7倍，并不小于4.5 米，以创造平稳的进水条件。 3）进水渠道流速，在最大流量的40%～80%的情况下为0.6～0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量时不大于1.2m/s；污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。
4）出水渠道与进水渠道的夹角大于270 度，以最大限度的延长水流在沉砂池中的停留时间，达到有效除砂的目的。两种渠道均设在沉砂池的上部以防止扰动砂子。
5）出水渠道宽度为进水渠道的两倍。出水渠道的直线段要相当于出水渠道的宽度。 6）沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池内需要的水位。计算草图如图3所示： 2.4.3 设计参数确定
设计流量：Qmax=728L/s（设计2组池子，每组分为2格，每组设计流量为Q=364L/s=0.364m3/s） 设计流速：v=0.30m/s 水力停留时间：t=40s 2.4.4池体设计计算
（1）沉砂池长度：L=vt=0.30×40=12m （2）水流断面面积：
A=Q/v=0.364/0.30=1.21m2 （3）沉砂池总宽度：
设计n=2格，每格宽取b=0.6m，池总宽B=1.2m，两组总宽B0=2.4m （4）有效水深：
h2=A/B=1.21/1.2≈1m﹤1.2m （介于0.25-1m之间）
进水
图4 平流式沉砂池计算草图
图2.4 平流式沉砂池计算草图
（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容
积 V=
86400QmaxTX
6
10K总
86400⨯0.728⨯2⨯30＝＝2.8 m3. 6
1.32⨯10
其中城市污水沉砂量：X=30m3/106m3.
每个砂斗容积V0，m3
每格沉砂池设两个沉砂斗，四格共有八个沉砂斗 则：V0=2.8/8=0.35m3
（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：
沉砂斗上口宽am a=2h3/tan55°+a1
设计斗底宽a1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为55°，斗高取hd=0.7m，则沉砂斗上口宽：
a=2×0.50/ tan55°+0.50=1.3m 沉砂斗实际容积： V=h3（a1+a）b/2
=3×1.8×0.6/2
= 0.378m3 （大于V1=0.35m3，符合要求） （7）沉砂池高度：
采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度： l2=(L-2a-0.2)/2=(12-2⨯1.3-0.2)/2=4.6m
则沉泥区高度为
'
h3=h3+0.02L2 =0.7+0.02×4.6=0.79m
池总高度H ：设超高h1=0.3m， H=h1+h2+h3=0.3+1.0+0.79=2.10m (8)校核最小流量时的流速：
νmin=
Qminn1Amin
最小流量一般采用即为0.75Q平均，在最小流量时，只有一格（n=1）,则
Vmin＝
Qmin0.75⨯0.549
＝＝0.45 m/s ＞0.15 m/s n1Amin1⨯0.92
符合要求. （9）进水渠道
格栅的出水通过DN1300mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为:
v1＝
Q0.364
＝＝0.55 m/s
B1⨯H11.1⨯0.6
式中： B1——进水渠道宽度（m），本设计取1.1m； H1——进水渠道水深（m），本设计取0.7m。 （10）排砂管道
本设计采用重力排砂，排砂管道管径DN=300mm。 2.5初沉池设计计算
平流式初沉池由进水区进水，延池流动至出水区出水，流速由大变小，水中悬浮物流动中在重力作用下沉降至沉淀池底部，然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走，澄清水
从出水装置流入下一构筑物。沉淀池由进水装置、沉淀区、污泥区，出水装置及排泥装置组成。结构如图2.5
进水
出水
图2.5 设有行车刮泥机的平流沉淀池
1—驱动装置 2—刮渣板 3—浮渣槽 4—刮泥板 5—排泥管 2.5.1基本参数确定
取表面负荷q=2.5m3/（m2h），沉淀时间t=1.5h沉淀池总表面积：
A=
Qmax 3600
=0.728×3600/2.5=1048m2 q
(1) 沉淀部分有效水深：
h2=qt=2.5×1.5=3.75m
(2) 沉淀部分有效容积：
V1=Qmaxt=0.728×1.5×3600=3931.2m3
(3) 池长：设最大流量时的水平速度v=6.5mm/s
L=vt×3.6=6.5×1.5×3.6m=35m （4）池子总宽度：
B=A/L=1048/35=30m （5）池子个数：设每个池宽b=7.5m， n=B/b=30/7.5=4 （6）校核长宽比、长深比：
长宽比;L/b=35/7=5>4(符合要求) 长深比：L/h2=35/3.75=9.3>8(符合要求) （7）污泥部分所需的总体积：
已知进水悬浮物浓度C0为0.22kg/m，设出水悬浮物浓度C1以进水的50%计，初沉
3
池污泥含水率p0=95%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=4h。
V=
Qmax⨯24(C0-C1)⨯100728⨯24⨯(0.22-0.11)⨯100
t==46m3
100-95r100-p01000
（9）每格池污泥部分所需容积：
V''=
V
=46/4=11.5m3 n
（10）污泥斗容积V1：污泥斗上口尺寸为5×5m，下口尺寸为0.5×0.5m
''=污泥斗高h4
(5.0-0.5)tan60
2
=3.90m
1''
V1=h4f1+f2+f1f2
31
=⨯3.905.0⨯5.0+0.5⨯0.5+5.02⨯0.52 3
=39.4m3
()
()
（11）污泥斗以上梯形部分污泥容积V2:
V2=
l1+l2'
h4b 2
'h4=（32.75+0.3-5）×0.01=0.28m
l1=32.75+0.3+0.5=33.55ml2=5.0m
V2=
33.55+5
⨯0.28⨯5.0=27.00m3 2
（12）污泥斗和梯形部分污泥容积：
V1+V2=39.4+27.00=66.4m3>7.7m3 （13）池子总高度H: 设缓冲层高度h3=0.5m
'''
h4=h4+h4=3.90+0.28=4.18m
H=h1+h2+h3+h4 =0.3+3.75+0.5+4.18=8.73m 2.5.2进水和出水设施
沉淀池分为二组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。 （1）配水井中心管径：
式中： v2— 配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用v2≥0.6m/s；取0.7m/s
配水井直径： D3=
4Qmax2
+D2=πv3
4⨯0.728
+1.202=2.2m
π⨯0.3
式中：v3— 配水井内污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s. （2）进水管
沉淀池分为两组，进水管道采用钢管，管径DN=600mm，进水管道顶部设穿孔花墙处的管径为800mm。 （3）出水渠道
一般采用堰流出水，出水堰的负荷为：初沉池不宜大于2.9L(s∙m)，出水槽将三角堰出水汇集送入出水管道，出水管道采用钢管，管径DN800mm （4） 排泥管
沉淀池采用重力排泥，排泥管管径DN300，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压头采用1.0m，连续将污泥排出池外贮泥池内。 2.6曝气池设计计算
传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，污水从池子首段进入池内，二沉池回流的污泥也同步进入，废水在池内呈推流形式流至池子末端，流出池外进入二次沉淀池，进行泥水分离。污水在推流过程中，有机物在微生物的作用下得到降解，浓度逐渐降低。传统活性污泥法对污水处理效率高，BOD去除率可待90%u以上，是较早开始使用并沿用至今的一种运行方式。 本工艺设计曝气池采用廊道式。 2.6.1处理程度计算
初沉池对BOD5的去除率按25%计算，进入曝气池的BOD5浓度（S0）为： S0 = 180×（1-25%）= 135（mg/L） 处理水中非溶解性BOD5 浓度：
BOD5 = 7.1Kd Xe Ce = 7.1×0.065×0.4×25 = 4.62 mg/L
辽宁科技学院本科生课程设计 第15页
式中： Kd —— 微生物自身氧化率，一般在0.05-0.1之间，取0.065；
Xe —— 活性微生物在处理水悬浮物中所占比例，取0.4； Ce —— 处理水中悬浮物固体浓度，取25mg/L。
处理水中溶解性BOD5 浓度：
BOD5 = 25-4.62 =20.38 mg/L,取20.5 去除率：η=2.6.2设计参数 （1）BOD5污泥负荷率
S0-Se135-20.5
==84.8% S0135
Ns=
K2Sef
η
=
0.0185⨯20.5⨯0.75
=0.335(kgMLSS⋅d)
0.848
式 中 K2——有机物最大比降解速度与饱和常数的比值，本设计已知为0.0185; f——MLVSS/MLSS值，一般采用0.7-0.8，本设计取0.75； Se——处理后出水中BOD5浓度（mg /L），本设计应为20.5mg/L (2) 曝气池内混合液污泥浓度
查室外排水设计规范得：取X＝3g/L,SVI=120，取R＝0.5，r＝1.2 2.6.3平面尺寸计算 (1) 曝气池容积的确定 V=
Qa(S0-Se)62899.2⨯(135-20.5)
==7165m3
NsX0.335⨯3000
按规定，曝气池个数N不少于2个，本设计中取N=2,则每组曝气池有效容积为 V1=
V7165
==3582m3 N2
(2) 曝气池尺寸的确定
本设计曝气池深取4.5米，每组曝气池的面积为： F=
V13582
==796m3 H4.5
本设计池宽取B=5米，B/H=7/5＝1.4，介于1～2之间，符合要求。
池长:L=
F796==160m B5
L/B =160/5＝32>10 （符合设计要求）
本设计设五廊道式曝气池，廊道长度为： L1 = L/5=160/5 =32m
本设计取超高为0.5 m，则曝气池总高为： H = 4.5＋0.5 =5.0m （3） 确定曝气池构造形式
本设计设2组五廊道曝气池，在曝气池进水端和出水端设横向配水渠道，在两池中 间设配水渠道与横向配水渠相连，污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池。 2.6.4需氧量计算
本工程设计中采用鼓风曝气系统。 需氧量：O2=a′QSr＋b′VX
=0.48×62899.2×﹙135－20.5﹚/1000＋0.162×7165×3 =3460kgO2/d
式中：a'—活性污泥微生物对有机污染物的氧化分解过程的需氧量，即活性污泥微
生物每代谢1kgBOD所需要的氧量，以kg计。本工程取0.48；
b'—活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化分解过程的需氧量，即1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，以kg计。本工程取0.162；
Q—废水流量，m3/d； V—曝气池容积，m3
S0—进水BOD浓度，取135mg/L；
Sr— 出水BOD浓度，取20.5mg/L。 供气量计算：
α=0.86，β=0.92，ρ=1.0， 取EA=9％﹙6％－12％﹚
曝气池出口处溶解氧浓度：C=2mg/L
曝气池有效水深：4.5m，曝气头安装在距池底0.2m处则淹没水深为4.3m，计算曝
气池内平均溶解氧饱和度
Csb=Cs (
Pb
2.026⨯105
+
Ot
) 42
﹙1﹚空气扩散器出口处绝对压力：
Pb =1.013×105＋9.8×10³×4.3=1.4×105 ﹙2﹚空气离开池表面时氧的百分比：
Ot =
21⨯(1-EA)21⨯(1-0.09)
×100%=×100%=19.5%
79+21⨯(1-0.09)79+21⨯(1-EA)
﹙3﹚确定20℃和11℃（计算水温）的氧的饱和度：
Cs(20)=9.17mg/L; Cs(11)=11.01mg/L Csb﹙20﹚ =9.17﹙1.483⨯105＋
2.026⨯10
5
19.3
﹚=10.926mg/L 42
5
19.31.483⨯10 Csb﹙11﹚ =11.01﹙＋﹚=13.118mg/L 422.026⨯105
计算在20 C条件下，脱氧清水的充氧量，如下： R0= =
Q2Cs(20 C)
α⋅[β⋅ρ⋅Csb(T)-C]⨯1.024(T-20)
3460⨯9.17
0.86⋅[0.92⨯1⨯10.926-2]⨯1.024(11-20)
=5677.9kg/d
式中α、β、ρ—0.86、0.92、1。 （4）供气量的计算：
Gs=
R05677.9
⨯100=⨯100=210292.6m3/d 0.3EA0.3⨯9
每个池每天运行4个周期，每个周期曝气2小时,每天曝气8h。故，该工艺共需气量为210292.6/24/60×4=584m3/min (5) 风压计算：
所需的空气的压力P（相对的压力） P = h1+h2+h3+h4+∆h
式中，h1+h2——供风管道沿程与局部阻力之和，取h1+h2=0.2m
h3——曝气器的淹没水头，取h3=4.3m h4——曝气器阻力，取h4=0.4m
∆h——富余的水头，∆h=1.5m
P = 0.2+4.3+0.4+1.5=6.4m （6）鼓风机的选型
每分钟曝气量Q=584m3/min，选型号为WHR300的罗茨鼓风机8台，六用两备，其规格为：风量为103.8m3/min ，功率为45kw，排出压力为14.9kpa，所选电机为4极电机。 2.7向心辐流式二沉池设计计算
为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。该沉淀池采用周边进水，中心出水的幅流式沉淀池，采用机械排泥。计算草图如图2.7
图2.7 向心辐流式二沉池计算草图
（1）沉淀部分水面面积
表面负荷一般采用1.0-1.5m3/(m2⋅h)，本设计取q'=1.2m3/(m2⋅h)，沉淀池座数n=4。
F=
Q⨯36000.728⨯3600
==546m2 nq'4⨯1.2
（2） 池子直径 D=
4F
π
=
4⨯546
π
=26m
（3） 沉淀部分有效水深
设沉淀时间t = 2.5h ,有效水深： h2 =qt =1.2×2.5=3m （4）沉淀部分有效容积 Q=
Qmax0.728⨯3600
t=⨯2..5=1984m3 n4
（5） 污泥部分所需的容积
取每人每日污泥量为20g/人·d,二沉池污泥含水率p0=99.2%，污泥容重取r=1000kg/m，取贮泥时间T=4h，污泥部分所需的容积：
20⨯100S＝＝2.5L/(p∙d) （100－99.2）⨯1000
3
V＝
SNT2.5⨯250000⨯4
＝＝28m3 1000n1000⨯4⨯24
则每个沉淀池污泥所需的容积为28 m3 （6） 污泥斗容积
设污泥斗上部半径r1＝2m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角取α=60°，则 污泥斗高度：
h5 = （r2- r1）tgα=（2-1）×tg60°=1.73m 污泥斗容积： V1 =
πh53.14⨯1.73
（r12+r2r1+r22）= ×（22+2×1+12）=12.7m3 33
（7）污泥斗以上圆锥体部分污泥容积
池底坡度采用0.05-0.10，本设计径向坡度i=0.05，则圆锥体的高度为： h4 = （R- r1）i=（13-2）×0.05 = 0.55m
圆锥体部分污泥容积：
V2 =
πh43.14⨯0.6
⨯（22＋13⨯2＋132）＝125m3 （R2+Rr1+r12）=
33
污泥总体积：
V= V1+ V2 =28+125=153 m3＞28m3 ，满足要求。
（8） 沉淀池总高度
设沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高h3 =0.5m，沉淀池总高度： H = h1+h2 +h3+h4 +h5＝0.3+3.75+0.5+0.55+1.73＝6.8 m
（9）沉淀池池边高度
H‘= h1+h2 + h3 = 0.3+3.75+0.5 = 4.55 m （10）径深比
D/ h2 = 26/3= 8.6(符合要求) （11） 进水集配水井
辐流沉淀池为4座，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。
配水井中心管径：
4Q
D2==
πv2
4⨯0.728
≈1.24m
π⨯0.6
式中： v2— 配水井内中心管上升流速（m/s），
一般采用v2≥0.6m/s；取0.6m/s
配水井直径： D3=
4Qmax2
+D2=πv3
4⨯0.728
+1.242=2..15m
π⨯0.3
式中：v3— 配水井内污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s. （12）出水渠道
出水管道采用钢管，管径DN700mm （13） 排泥管
沉淀池采用重力排泥，排泥管管径DN300，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压头采用1.0m，连续将污泥排出池外贮泥池内 2.8接触消毒池的计算
本设计采用两组三廊道平流式消毒基础池，两组平行运行 接触时间t=0.5h 液氯消毒流量为Q=0.364m3
（1）加氯量计算：一般 5-10mg/L 本设计中液氯投量采用8.0mg/L
每日加氯量为:q=q0×24Qmax/1000=8×0.728×3600×24=503kg/d （2）加氯设备 液氯由真空转子加氯机取入，加氯机设计两台，一用一备。 （3）消毒池尺寸：
a. 容积：V=Q·t=1166.4m³/h×0.5h =583.2m3
b.消毒接触池表面积 F=V/h2
F=583.2/3=194.4m2 设计取h2=3.0m c.消毒池廊道长L′=F/B 设廊道单宽B=4m 则L′=194.4/4/3=48.6m
设两组三廊道式消毒池，则每廊道长为16.2m
d.校核长宽比：L′/B=48.6/4=12.15＞10 符合要求 e.池高 H=h1＋h2=0.3＋3.0=3.3m f.总池宽 B′=B×3=4×3=12m 2.9计量槽设计计算
污水测量装置的选择原则是精密度高、操作简单，水头损失小，不宜沉积杂物，污水厂常用的计量设备有巴氏计量槽、薄壁堰、电磁流量计、超声波流量计、涡流流量计。其中巴氏计量槽应用最为广泛且具备以上特点。
本设计的计量设备选用巴氏计量槽，选用的测量范围为：0.2-1.5m3/s，计算草图如图2.9
图9 巴氏计量槽计算草图图2.9 巴氏计量槽计算草图
（1）巴氏计算槽计算
出水排放渠设计考虑最佳水利断面
B
2Q==2⨯0.728=1.35m ，H1 = ， B=20.8v
1
即计量槽上游水深为0.67m。流量取0.728m3/ s 。在自由流条件下， B1=1.2b＋0.48m 得b=0.725m 取b = 0.75 m的巴氏槽。 （2）主要部分尺寸设计为：
渐缩部分长度：L1 = 0.5b+1.2 =0.5×0.75＋1.2= 1.58m 喉部宽度： L2 = 0.6m 渐扩部分长度：L3 = 0.9m
上游渠道宽度： B1 = 1.2b+0.48= 1.2×＋0.48 = 1.38m 下游渠道宽度： B2 = 0.75+0.3= 1.05m （3）计量槽总长度
计量槽应设在渠道的直线段上，直线段的长度不应小于渠道宽度的8-10倍，在计量槽上游，直线段不小于渠宽的2-3倍，本设计取3；下游不小于4-5倍，本设计取5；
计量槽上游直线段长为：A1=3×B1=3×1.35=4.05m 计量槽下游直线段长为： A2=5×B2=5×1.38=6.9m 计量槽总长：L=L1＋L2＋L3＋A1＋A2 =1.58＋0.6＋0.9＋4.05＋6.9 =14.0m 2.10污泥处理构筑物设计计算 2.10.1浓缩池的设计计算
二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回污泥泵房。
图10 浓缩池计算草图图2.10 浓缩池计算草图
（1）设计参数
浓缩后的污泥含水率取为p2=97%。污泥浓度C为8g/L 浓缩前固体浓度 C1=(1-p1)⨯103=(1-0.992)⨯103=8kg/m3 浓缩后固体浓度 C2=(1-p2)⨯103=(1-0.97)⨯103=30kg/m3
（2）二沉池排放的剩余污泥量：
剩余活性污泥干固体产量K，高负荷为K=1.0kg/kgSS,低负荷为K=0.75 kg/kgSS。
W=
KQXS1.0⨯1980⨯(220-30)
= =376.2m3/h 10001000
本设计含水率P取为99.2%，浓缩后污泥含水率97% ，污泥浓度C为8g/L，二沉池污泥固体通量M采用30kg/(m2·d)。 采用中温二级消化处理，消化池停留天数为30d，其中一级消化20d，二级消化10d。消化池控制温度为33~35C，计算温度为35C， 浓缩污泥为剩余活性污泥，故取污泥固体通量选用M=1kg/（m·h）
采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，用带有栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥。草图如图2.10 （3）浓缩池面积
初沉池每日产生的污泥量为：46.12/4×24＝276.7m3/d 二沉池每日产生的污泥量为： ΔXV=Y(Sa-Se)Q平均－KdVXV =
0.55⨯(135-20.5)⨯62899.2
－0.065×7165×3×0.75
1000
2
=2913.2KgVSS/d
取 f—MLVSS/MLSS=0.75，则总污泥量 MLSS=ΔX/f=2913.2/0.75=3884.3kgSS/d 污泥含水率：99％ 容重：约为1000kg/m3 则湿污泥体积：V=MLSS/[1000×﹙1－99％﹚] =3884.3/[1000×﹙1－99％﹚] =388.4m3
F=
QC(376.2＋388.4）⨯10
==212.4m2 G24⨯1.5
式中： C——流入浓缩池的剩余污泥浓度（kg/s），本设计取10kg/m3
Q——流入剩余污泥流量（m3/h），
22
G——固体通量⎡⎣kg/(m⋅h)⎤⎦，一般采用1.2-2.0kg/(m⋅h)；取1.5.
本设计采用4个污泥浓缩池，单个池面积为42.5m2 （4）浓缩池的直径
（5）浓缩池的容积 V=
QT376.2⨯16
==247m3 424⨯4
式中：T——浓缩池浓缩时间（h），一般采用10-16h，本设计取16h。 （6）浓缩池有效水深 V247.
=4.8m h2==
F42.5
（7）浓缩后剩余污泥量
Q1=Q
100-P100-99.2
=376.2⨯=125.4m3
100-P0100-97
（8）池底高度
辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需做成1%的坡度，刮泥机连续转 动将污泥推入泥斗。池底高度：
h4=
D7.5
i=⨯0.01=0.0375m 22
（9）污泥斗容积
h5=tgα(a-b)=tg55(1.25-0.25)=1.43m
式中： α— 泥斗倾角，为保证排泥顺畅，圆形污泥斗倾角本设计取550
a — 污泥斗上口半径（m）；本设计取1.25m；
b — 污泥斗底部半径(m)，本设计取0.25m。
污泥斗的容积：
11
V1=πh5(a2+ab+b2)=π⨯1.43⨯(1.252+1.25⨯0.25+0.252)=2.9m3
33
（10）浓缩池总高度
本设计取浓缩池超高h1 = 0.30 m，缓冲层高度h3 = 0.30 m， H=h+h2+h3+h4+h5=0.3+4.8+0.3+0.0375+1.43=6.8m （11）排泥管
采用污泥管道最小管径DN200mm，间歇将污泥排出贮泥池。
辽宁科技学院本科生课程设计 第25页
2.10.2污泥泵与泵房设计选型
（1）扬程：浓缩池水面标高为448.31m,一级消化池水面标高为458.11m，水泵水头损失取1m，安全水头取1 m。
则污泥泵所需提升高度为：458.11-448.31＋1＝10.08m （2）污泥量：125.4m3/d
（3）选泵：选用L-146型螺旋泵2台（1用1备）， （4）泵房占地面积设计为8m×6m 2.11污泥厌氧消化池设计计算 2.11.1一级消化池设计计算 （1）消化池容积
V=
125.4Q==1254m3 nP2⨯0.05
式中： Q——污泥量（m3/d）
P——投配率（%），中温消化时一级消化池采用5%-8%,本设计取5%。 n——消化池个数，本设计设置2座。 一级消化池计算草图如图2.11
1
2
图2.11 厌氧消化池计算草图 图11 厌氧消化池计算草图
（2）各部分尺寸确定：
消化池直径D采用20m，集气罩直径d1=2m,高h1=2m，池底锥底直径d2=2m,上锥体倾角α1=150，
消化池柱体高度h3=20/2=10.0m。 下锥体高
h4=tanα2﹙
D-d220-2
﹚=tan15º﹙﹚=2.41m
22
下锥体高h2=h4=2.41m （3）消化池总高度为：
H=h1＋h2＋h3＋h4=2＋2.41＋10＋2.41=16.82m （4）消化池各部分容积
上盖容积
3.14⨯22
⨯2=6.28m3 V1=h1=
44
πd1
上锥体容积：
1
⨯πd21
1π⨯2023⨯2.41=252.24 m3 V2=h2=×
443下椎体容积等于上锥体容积 v4=252.24m3
柱体容积 V3=πD2/4×h3=3.14×202×10/4=3140m3 （5）消化池有效容积
V0=V2＋V3＋V4=252.24＋3140＋252.24=3644.48 m3＞3064.2 m3. 2.11.2二级消化池设计计算 （1）二级消化池容积
由于二级消化池的投配率是一级消化池的一半，则二级消化池的容积 V1=V/2=125.4/2=62.7m3 （2）各部分尺寸的确定：
消化池直径D采用14m，集气罩直径d1=2m,高h1=2m，池底锥底直径d2=2m,上锥体倾角
α1=15，
h4=tanα2﹙
D-d214-2
﹚=tan15º﹙﹚=1.6m
22
A=πD2/4=153m2 下锥体高h2=h4=1.6m
消化池柱体高度h3应大D/2=7.0m 消化池总高度为：
H=h1＋h2＋h3＋h4=2＋1.6＋7＋1.6=12.2m （3）消化池各部分容积
上盖容积：
3.14⨯22
⨯2=6.28m3 V1=h1=
44
πd1
上锥体容积：
1
⨯πD2
1π⨯1423⨯1.6=120m3 V2=h2=×
443下椎体容积等于上锥体容积v4=120m3
柱体容积 V3=πD2/4×h3=3.14×14×7/4=1077m3 （4）消化池有效容积
V0=V2＋V3＋V4=120＋1077＋120=1317 m3>1254.2m3
（5）气罐计算：中温消化条件下，挥发性有机物负荷为0.6—1.5kg/﹙m3·d﹚2产气量约为1—1.3 m3/( m3·d﹚
本设计取1.2 m3/( m3·d﹚
2
.8m3/d 气量 q=ax=1.2⨯1254=1504按8h平均产气量设计污泥贮罐, 则气罐体积为1504.8/24×8=501.6 m3 设计高H=10m 直径D=10m
V=πD2/4·H=π×102／4×10= 785m3＞501.6m3符合要求 2.12机械脱水间设计计算 2.12.1污泥机械脱水设计说明：
污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排出污泥的含水率约95%左右，体积很大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至60%-80%，从而大大缩小污泥的体积。
（1） 污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用。
（2） 污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于98％。
（3） 经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。 （4） 机械脱水间的布置，应按规范有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道。 （5)脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，污泥堆场或污泥料仓的容量应根据污泥出路和运输条件等确定。
（6） 污泥机械脱水间应设置通风设施。每小时换气次数不应小于6次。 2.12.2脱水机选择 熟污泥含水率92％
100-P3V2100-92125.4
得V3=47.6﹙m3/d﹚ = 即 =
100-P2V3100-97V3
污泥脱水采用带式压流机
设压流后泥饼含水率为75％
100-7547.6m3 得V=18.2m3/d
=4
100-92V4
进泥量：4—7 m3/（m·h）（湿泥） 进泥负荷 150—250 kg/(m·h)
设带宽为1.0m，则(设进泥量为5 m3/（m·h）)允许进泥量为5×1=5m3/（m·h） 设计中采用3台DYQ1500B带式压滤机，两用一备，周期5h。
3.污水处理厂的平面布置
3.1总平面布置原则
该污水处理厂为辽宁省辽东地区污水处理厂新建工程，主要处理构筑物有：机械除渣格栅井、污水提升泵房、平流沉砂池、平流初次沉淀池、鼓风曝气池与二次沉淀池、污泥回流泵房、浓缩池、消化池、计量设施等及若干辅助建筑物。 (1)总图平面布置时应遵从以下几条原则。
①处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。
②每一单元过程的最少池数为两座，但在大型污水中，由于设备尺寸的限制，往往
有多池。
③吃力构筑物应尽可能的按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。
④经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房应布置在夏季风主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。
⑤构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5~10m。
⑥污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。污泥消化池应距沉淀池较近，以缩短污泥管线，但消化池与其他构筑物之间的距离不应小于20m。贮气罐与其他构筑物的间距则应根据容量大小按有关规定办理。
⑦变电站宜设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设。 ⑧污水厂内管线种类很多，应考虑综合布置，以免发生矛盾。污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。
⑨污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流。 （2）总平面布置结果
污水由南边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管排入河流。
污水处理厂呈长方形。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东北部，占地较大的污水处理构筑物在厂区西部，沿流程自南向北排开，污泥处理系统在污水处理构筑物的西部。厂区主干道宽7米，两侧构（建）筑物间距不小于15米，次干道宽4米，两侧构（建）筑物间距不小于10米。具体布置见附图1
4.污水厂的高程布置
污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。 4.1控制点高程的确定
1.进厂管选用1200mm的钢筋混凝土圆管，进厂端设计管内底标高为445.2m 。 2.考虑将出厂水水通过重力自流排入附近的江河。江河洪水位为446.2m。因而可以
确定出厂管的管内底标高，出厂管选用1200mm的钢筋混凝土圆管一根，出厂水排放点距江边3km，总水头损失为3.38m，出厂水排放点标高应不低于446.2+4.38m=450.58m，因此拟取451m。
4.2各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算
污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失（初步设计或扩初设计时，精度要求可较低）。水头损失包括：
（1） 水流流过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内；在
作初步设计时可按下表估算。见表4.1
（2） 水流流过连接前后两构筑物的管道(包括配水设备)的水头损失，包括沿程与局部
水头损失。见表4.2
表4.1 构筑物水头损失表
构筑物名称
接触消毒池 计量槽 二沉池 曝气池 初沉池
水头损失
0.3 0.35 0.50 0.30 0.52
名称
沉砂池 细格栅 提升泵房 粗格栅
水头损失
0.25 0.25 2.00 0.20
表4.2 连接管道水头损失
名称
初沉池至浓缩池 二沉池至浓缩池 浓缩池至一级消化池 一级消化池至二级消化池 二级消化池至脱水机房
管径（mm） I(‰)
150 200 200 200 200
4.00 4.00 4.00 4.00 4.00
V(m/s) 0.85 0.85 0.87 0.85 0.95
管长（m） 200 250 15 20 20
沿程 1.00 1.2 0.06 0.08 0.08
局部 0.13 0.13 0.03 0.13 0.12
合计 1.13 1.33 0.09 0.21 0.20
4.3污水系统高程计算
污水处理厂设置了终点泵站，水力计算以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，沿污水处理流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。
由于河流最高水位较低，污水厂出水能够在洪水时自流排出。因此，可根据洪水位反推出各个构筑物的标高。污水水力计算见表4.3，构筑物的标高见表4.4
表4.3 污水管渠水力计算表
名称
出水口至计量堰 计量堰至消毒池 消毒池至二沉池 二沉池至集配水井 配水井至曝气池 曝气池至初沉池 初沉池至集配水井 配水井至沉砂池
设计流728 728 728 182 728 182 364 182
1500 1200 1200 500 1200 500 800 1200
管段设计参数
沿程 0.38 0.02 0.04 0.10 0.07 0.13 0.08 0.07
1.00 1.50 1.50 1.80 2.70 1.80 1.80 1.60
1.0 1.0 0.8 0.9 1.2 0.9 0.9 0.9
1000 20 40 20 75 25 45 75
水头损失 局部 0.176 0.147 0.267 0.168 0.306 0.077 0.168 0.308
合计 0.56 0.17 0.31 0.27 0.38 0.21 0.25 0.38
量（L/s） 管径（mm） I（‰） V（m/s） 管长（m）
表4.4构筑物及管渠水面标高计算表
名称
出水口至计量堰 计量堰 计量堰至消毒池 消毒池 消毒池至二沉池 二沉池
二沉池至集配水井 集配水井 集配水井至曝气池 曝气池 曝气池至初沉池 初沉池
初沉池至集配水井 集配水井 配水井至沉砂池 沉砂池 水面上游标高（m） 水面下游标高（m） 构筑物水面标高（m） 地面标高（m）
448.26 448.61 449.44 449.74 450.05 450.55 450.82 451.02 451.40 451.70 451.91 452.39 452.64 452.94 453.32 453.57 447.7 448.26 448.61 449.44 449.74 450.05 450.55 450.82 451.02 451.40 451.70 451.91 452.39 452.64 452.94 453.32 447.74 449.59 450.30 451.55 452.17 453.45 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 4.4污泥系统高程计算
(1)污泥处理构筑物的水头损失
当污泥以重力流排出池体外时，污泥处理构筑物的水托损失以各构筑物出流水头计算，初沉池，浓缩池，消化池取1.5m，二沉池取1.2m。
(2)污泥高程布置
消化池高度较高，可以满足后续脱水机房的需要，考虑土方平衡，确定一级消化池泥面为地上6.0m,从污水高程可知初沉池液面标高和二沉池液面标高。计算结果见表4.5，污泥高程布置图见附图2.
表4.5 污泥处理构筑物计管渠水面标高计算表
初沉池 初沉池至浓缩池 二沉池 二沉池至浓缩池 浓缩池 一级消化池
一级消化池至二级消化池 二级消化池
二级消化池至脱水机房 脱水机房
450.88 449.64 458.11 456.4
448.31 448.31 456.4 454.7
450.88 449.64 448.31 458.11 456.4 454.7
450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7 450.7
参考文献
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